Что значит номинальная и пиковая мощность
В чем разница между среднеквадратичным и пиковым значением мощности аудиосистемы?
В мире бытовой электроники вы часто будете слышать о ваттах, энергопотреблении и выходной мощности. Термины используются взаимозаменяемо для обозначения двух значений, то есть среднеквадратичного значения (RMS) и номинальной пиковой (максимальной) мощности. Номинальная мощность является одним из важнейших факторов, способствующих созданию идеальной звуковой системы. Поэтому важно знать, к чему относятся эти два значения, ищите ли вы динамики, усилители или сабвуферы.
При выборе высокопроизводительной развлекательной системы большинство людей предпочитают покупать аудио и звуковое оборудование на основании мощности. Тем не менее, такой подход может привести к определенным трудностям любителей, которые не понимают разницу между среднеквадратичной и пиковой мощностью. Кроме того, некоторые могут игнорировать рейтинги и выбирать руководствуясь знаменитостью бренда, что так или иначе повлияет на конечный результат.
Поэтому, если вы собираетесь потратить свои кровные на колонки объемного звучания, сабвуфер или даже усилитель, вам потребуется базовая информация о номинальной мощности. Описанное ниже всеобъемлющее руководство поможет вам понять эти две ценности, которые помогут вам собрать достойную звуковую систему.
Среднеквадратичная мощность
Среднеквадратичное значение или просто RMS в ваттах относится к непрерывной мощности, подаваемой на колонку или сабвуфер, или к тому, сколько непрерывной мощности может выводить усилитель. Среднеквадратичные значения обычно ниже, чем пиковые значения, но они представляют собой то, что действительно будет воспроизведено аудиосистемой. Представьте, что среднеквадратичная мощность — это средняя мощность, с которой музыкальная колонка может справляться ежедневно без ущерба для качества звука или каких-либо искажений.
Пиковая мощность
Пиковая мощность — это максимальный уровень мощности, с которым динамик или сабвуфер могут справиться за короткую серию без продувки. То же самое относится и к усилителям, как к абсолютной величине мощности, которую они могут выдавать до выхода из строя или без искажений.
Мы можем сравнить пиковые ватты с максимальной скоростью на спидометре вашего автомобиля. Например, вы можете двигаться со скоростью 180 км / ч, но вы не сможете долго поддерживать эту скорость, не нанеся механического или термического повреждения автомобилю. Таким же образом, пиковый уровень мощности может поддерживаться только в течение доли секунды, хотя нет четкого определения того, как долго.
Если устройство работает с постоянной пиковой мощности, провода могут перегреться, что может быстро повредить музыкальные колонки.
Среднеквадратичная мощность против пиковой мощности!
Сделав небольшой обзор различной продукции, вы заметите, что некоторые производители оценивают возможности своих продуктов по мощности, используя либо пиковую мощность в ваттах, либо ее среднеквадратичное значение, в то время как большинство используют оба значения. Например, один товар может быть оценен в 150 Вт, в то время как другая марка может иметь значение в 75 Вт.
На первый взгляд, можно подумать, что первый вариант лучше, потому что он рассчитан на более высокий уровень мощности, чем второй. Однако при ближайшем рассмотрении вы можете заметить, что первый продукт рассчитан на пиковую мощность, а второй рекламирует среднеквадратичную мощность. Как правило, пиковая мощность энергопотребления устройства в два раза превышает среднюю среднеквадратичную мощность, что в основном означает, что вышеуказанные продукты фактически имеют одинаковую мощность: пиковая 150 Вт / среднеквадратичная 75 Вт.
Однако большинство производителей аудио оборудования предпочитают уделять больше внимания максимальной пиковой мощности, чтобы для пользователя продукты выглядели так, как будто они могут «выдать» намного больше, чем они реально способны. Хотя это может звучать убедительно, но работа звукового оборудования на пиковой мощности не только бесит ваших соседей, но и выводит из строя вашу аудиосистему, требуя замены некоторых частей или покупки нового устройства в целом. Таким образом, если вы хотите, чтобы ваша музыкальная колонка прослужил долгие годы, то стоит обратить внимание на среднеквадратичную мощность, потребляемую мощность, и ту, с которой вы хотите наслаждаться музыкой.
Тем не менее, когда дело доходит до этих технических деталей, не смущайтесь номинальной мощностью колонок и характеристиками усилителя. Усилители генерируют мощность в аудиосистеме, что не относится к динамикам и сабвуферам. Поэтому значения мощности колонок относятся к количеству мощности, которое ваши колонки могут обрабатывать от усилителя. С другой стороны, характеристики усилителя относятся к тому, сколько мощности он может выдавать для максимальной производительности звука.
Подытожим
RMS и пиковая мощность играют важную роль в вашей аудио системе, и они жизненно важны при сравнении ваших колонок с усилителями или сабвуферами. При согласовании колонок или сабвуферов с усилителями следует сравнить либо их значения RMS, либо их пиковые значения.
Поэтому не следует путаться при сравнении пиковых и среднеквадратичных значений. Это обеспечит максимальную отдачу от каждого компонента. Если выходные значения мощности устройств не соответствуют друг другу, компоненты могут перегреться и создать уже другие проблемы. Тем не менее, важно подчеркнуть, что вы всегда должны использовать среднеквадратичные значения, а не пиковую мощность, при сравнении и выборе оборудования.
В некоторых интернет магазинах тип мощности колонок и ее значение не указаны. В таком случае лучше посмотреть значения максимальной (пиковой) и среднеквадратичной мощностей на официальном сайте производителя.
Небольшой обзор топ колонок 2019 года:
Как читать и понимать технические характеристики усилителей?
Наглядное пособие для начинающих
Как читать и понимать технические характеристики усилителей?
Наглядное пособие для начинающих
Продолжаем изучать что же скрывается за цифрами в таблице технических характеристик компонентов вашей аудиосистемы. В прошлый раз мы говорили об акустических системах, сегодня подошла очередь усилителей. Во многом, параметры их работы имеют схожие названия, но суть при этом зачастую отличается.
Как и для акустических систем, здесь тоже справедливо наблюдение, что ТТХ никак не определяют характер звучания усилителя. Однако, в этом классе аудиотехники меняется подход – если акустика во многом определяет «голос» системы, то идеальный усилитель должен отсутствовать в тракте. Другими словами, его влияния в идеале (которого не достичь) слышно быть не должно, а задача усилителя – в максимальной мере раскрыть потенциал акустики. И способность стать для колонок оптимальным партнером вполне можно оценить по техническим параметрам модели, сокращая перечень кандидатов и экономя время на прослушивание заведомо не слишком совместимых пар усилителей и акустических систем.
Рабочий частотный диапазон или диапазон воспроизводимых частот
Немецкий стандарт DIN 45500, принятый в далеком 1974 году и определивший группу критериев соответствия аудиотехники классу Hi-Fi (High Fidelity), декларирует, что рабочий частотный диапазон усилителя должен простираться как минимум от 20 Гц до 20 кГц. При этом, как и в случае акустических систем, нужно помнить о том, что сами по себе границы этого диапазона ни о чем не говорят – они становятся информативными только будучи дополнены условиями измерения.
В связи с этим, отметим два момента. Во-первых, значение какого-либо параметра для системы в целом определяется самым «узким местом» – компонентом с наихудшим значением этого параметра. Для аудиосистемы по большинству параметров таким звеном будут колонки, для которых, к примеру, рабочий диапазон от 20 Гц до 20 кГц с неравномерностью +/- 0,1 дБ практически недостижим. Во-вторых, если включить в рассмотрение (в состав системы) и ваш слуховой аппарат, то, возможно, узким местом окажется именно он – с возрастом острота слуха снижается, особенно в высокочастотной области. В итоге, говоря о рабочем частотном диапазоне усилителя, нужно лишь следить, чтобы этот диапазон с запасом перекрывал возможности акустических систем, с которыми он работает, а в рабочем частотном диапазоне акустики демонстрировал минимальную неравномерность АЧХ.
Отношение сигнал/шум
Если лишить усилитель полезного сигнала, выключив все источники, то поставив регулятор громкости на максимум и внимательно прислушавшись можно услышать в колонках слабый шум (слабый – если, конечно, ваш усилитель исправен). Это паразитный шум вашего усилителя, вызванный как внешними электромагнитными наводками на электронные компоненты схемы, так и собственными шумами этих компонентов, которые могут возникать по самым разным причинам, к примеру, по мере повышения их температуры.
Отношение мощности полезного гармонического сигнала к уровню собственного шума усилителя и называется отношением сигнал/шум (S/N ratio) и измеряется в дБ. У современных транзисторных усилителей этот параметр порой переваливает за 100 дБ. Помня о том, что оценка уровней сигналов в дБ использует логарифмическую, а не линейную шкалу, получаем, что собственные шумы усилителя более чем в десять миллиардов раз тише, чем уровень полезного сигнала. Иначе говоря, этим шумом можно просто пренебречь, и разницу «шумности» двух усилителей с отношением сигнал/шум, к примеру, 85 дБ и 120 дБ на слух вы вряд ли сможете определить.
Коэффициент гармонических искажений
Задача усилителя в точности повторить форму входного сигнала на выходе, но с большей амплитудой. Но это в теории. А на практике для усиления применяют активные элементы, характеристики которых далеки от линейных, и которые, вне зависимости от нашего желания, искажают исходный сигнал. К синусоиде на входе добавляются гармоники с кратной частоте полезного сигнала частотой. И пусть их амплитуда в сравнении с полезным сигналом мала, но, тем не менее, они вызывают изменения исходной формы, то есть, вносят искажения.
Отношение суммарного уровня дополнительных гармоник к уровню полезного сигнала называют коэффициентом гармонических искажений (THD – Total Harmonic Distortion). В большинстве случаев измерения этого параметра проводят на частоте 1 кГц либо при половинной мощности усилителя, либо при максимальной. Для современных транзисторных усилителей этот параметр составляет доли процента, а уловить на слух разницу в звучании усилителя с КНИ 0,05% и 0,005% получится только у «золотого уха». Остается добавить, что на границах рабочего диапазона, то есть, в области самых низких и самых высоких частот, этот показатель растет.
Коэффициент интермодуляционных искажений
Но не так страшны гармонические искажения, как иные их виды. Гармоники сопровождают прослушивание музыки всегда, даже когда мы наслаждаемся живой музыкой – звучание основного тона музыкального инструмента обычно сопровождают гармоники более высокого порядка – обертоны. Причем, их присутствие не только не портит впечатление, а обогащает звучание. На субъективное восприятие влияет уровень этих гармоник и их порядок – чётные или нечётные. В результате исследований в области психоакустики выяснилось, что чётные гармоники даже заметного уровня на слух воспринимаются лучше, чем нечётные существенно меньшей интенсивности.
Но куда сильнее звучание портят интермодуляционные искажения (IMD – Inter Modulation Distortion), которые возникают при усилении мультитонового музыкального сигнала, когда на выходе усилителя появляются паразитные составляющие с частотами, являющимися суммой или разностью частот спектра входного сигнала, а также суммой или разностью частот гармоник полезного сигнала, попадающих на вход усилителя через обратную связь. Их «заметность» на слух определяется тем, что подобные искажения никак не коррелируют с основными тонами музыкального сигнала.
Разделение между каналами
Для многоканальных усилителей, к которым относятся и стереофонические компоненты, одним из важных параметров является разделение каналов (Channel separation), характеризующий степень проникновения сигнала из одного канала в другой. При этом, наведенный в соседний канал сигнал по сути является паразитным, потому этот показатель часто называют перекрестными помехами.
Отношение наведенного из соседнего канала сигнала к полезному измеряется в дБ – чем этот параметр хуже (меньше), тем сложнее усилителю сформировать объемную стереокартину. Если говорить о зависимости этого параметра от частоты сигнала, то в большинстве случаев с ростом частоты разделение каналов ухудшается. Другими словами, проблема наиболее сильно проявляется в области ВЧ.
Коэффициент демпфирования
Тем временем, мы приближаемся к наиболее значимым характеристикам усилителей аудиосигнала. Коэффициент демпфирования (иногда его называют демпинг-фактор) характеризует способность усилителя бороться с паразитными напряжениями, возникающими в результате инерционных перемещений звуковой катушки в магнитном поле в динамических головках колонок. Несмотря на усилия разработчиков динамиков, создать невесомый (а значит лишенный инерции), но достаточно прочный диффузор невозможно, потому, как следствие, диффузор будет совершать колебания, не связанные с воспроизведением полезного сигнала – по инерции.
Коэффициент демпфирования характеризует отношение номинального сопротивления нагрузки к выходному сопротивлению усилителя. Чем этот показатель больше, а выходное сопротивление усилителя ниже, тем эффективнее аппарат сможет компенсировать такие паразитные колебания. Выбирая усилитель, достаточным можно считать значение коэффициента демпфирования более 100 единиц. Если этот параметр превышает 300, то вероятность, что эта модель сможет укротить самые тугие колонки, возрастает. У усилителей топового уровня коэффициент демпфирования измеряется тысячами единиц.
Мощность
Наконец, мы подошли к главному – группе параметров, которые описывают эффективность выполнения основной задачи усилителя – собственно, усиления сигнала. Эта способность характеризуется мощностью, измеряемой в Ваттах. А вот способов измерения мощности может быть множество, каждый из которых даст свой результат, который может весьма значительно отличаться от других. И «польза» от этих параметров будет тоже весьма разной.
Номинальная мощность
Мощность усилителя, до достижения которой нелинейные искажения не превышают заданного порога, называется номинальной. При этом, в качестве такого порога обычно выбирают значение, при котором ухо не различает искажений – чаще всего это доли процента. Показатель измеряется при подаче на вход синусоидального сигнала частотой 1 кГц, когда усилитель работает с нагрузкой с определенным сопротивлением – чаще всего 4 или 8 Ом.
Среди особенностей этого показателя, которые необходимо учитывать при оценке, отметим тот факт, что реальный музыкальный сигнал весьма далек от тестового – к примеру, он несет целый частотный спектр, а, как известно, сопротивление акустической системы зависит от частоты сигнала, подаваемого на неё. На каких-то частотах сопротивление может оказаться существенно ниже номинального, и как поведет себя усилитель в этой ситуации этот параметр не подскажет. Второй момент – зависимость КНИ от выходной мощности чаще всего довольно сложна. К примеру, для усилителей, работающих в классе AB, нелинейные искажения на низкой мощности могут быть выше, чем при работе на номинальной. А с учётом того, что основное количество музыкальной информации статистически воспроизводится на низких уровнях мощности, реальные искажения при прослушивании музыки оказываются выше порога, установленного при измерении номинальной мощности.
Максимальная мощность
Выходная мощность усилителя без оглядки на уровень нелинейных искажений называется максимальной. Критерием здесь выступает не уровень КНИ, а способность усилителя работать на такой мощности продолжительное время – то есть, сохраняя работоспособность. Что может подсказать полезного любителю музыки этот параметр не очень понятно.
Для моделей иностранного производства, преобладающих в наших системах, используют иные технические показатели мощности, впрочем, разница там в основном лишь в названиях.
DIN Power
DIN Power очень близкий по сути параметр к номинальной мощности – это мощность, развиваемая усилителем при работе на нормированную нагрузку с нелинейными искажениями, не превышающими заданного уровня. Измерения этого показателя проводят в течение 10 минут синусоидальным сигналом частотой 1 кГц при пороге коэффициента нелинейных искажений 1%. Второй вариант этого параметра – IHF Power, для измерения которой искажения ограничивают на уровне 0,1%. И, наконец, третьей вариацией этого параметра стала DIN Music Power, для измерения которой используют не синусоидальный сигнал, а музыкальный, характеризуемый конкретной полосой частот. Например – 100 W (4 Ω, 20 – 20000 Hz, THD 0,1%).
RMS Power
Среднеквадратичное значение мощности при нелинейных искажениях, не превышающих определенного порога, называют Root Mean Squared (RMS) Power. Измеряется этот показатель на синусоидальном сигнале частотой 1 кГц с порогом КНИ составляющем 10%. Данный параметр имеет корни в электротехнике, и для аудио особой информационной ценности не имеет, поскольку наше ухо фиксирует амплитудные значения сигнала, а не среднеквадратичные, и какие-либо усреднения для слуха вряд ли можно применять.
Показатель Peak Music Power Output (PMPO) по смыслу повторяет максимальную мощность усилителя, за исключением того, что здесь речь идет о пиковом значении мощности – то есть, мощности, достигаемой на очень небольшом промежутке времени, как правило не превышающем 10 миллисекунд (для максимальной мощности речь шла о работе в течение длительного времени). Потому, когда на пластмассовом бочонке длиной метр мы видим наклейку PMPO 1000 Вт обольщаться не стоит – номинальная мощность усилителя такого бумбокса редко превышает 10 Ватт.
А что ещё?
Прочие параметры, которые можно встретить в таблицах ТТХ, сопровождающих усилители, обычно не нуждаются в пояснениях – потребляемая мощность, размеры корпуса и вес, цвет и используемые материалы отделки говорят сами за себя. И именно эти параметры наиболее «близки» для понимания и ценны для анализа. Единственный комментарий в их отношении – если выходные каскады усилителя работают в классе А или АВ, а его вес не впечатляет воображение – это повод усомниться в его способностях, ибо физику не обманешь, и такому усилителю, имеющему сравнительно низкий КПД, нужен мощный блок питания и эффективная система охлаждения, а это, прежде всего, отражается на весе устройства. Аналогично обстоит дело с потребляемой мощностью, по которой можно оценить способность блока питания усилителя обеспечить необходимые пиковые нагрузки.
Номинальная мощность колонок
При выборе акустической системы покупатель зачастую ориентируется на указанные производителем параметры мощности. Что означают эти величины и как их правильно подобрать, мы расскажем в нашей статье.
Что такое номинальная мощность?
Это параметр, который показывает, в каких пределах сигнала акустика может работать стабильно и с оптимальным звучанием в течение всего срока эксплуатации.
ВАЖНО. Термин как таковой характеризует не громкость звука, а надежность функционирования АС.
Номинальный показатель ограничивается нелинейными звуковыми искажениями, в их стандартном диапазоне. Такие колебания человеческое ухо не слышит, они появляются на выходе из колонок (усилителя), но отсутствуют в источнике звука. Иными словами, данная величина напрямую зависит от объема нелинейных искажений и поэтому ее реальное число значительно меньше, например, максимальной мощности аппаратуры.
Есть другое определение термина: это значение, вырабатываемое в среднем положении регулятора громкости сабвуфера.
Недобросовестные производители зачастую используют рекламный трюк: маскируют под стандартным числом другие цифры (пиковая величина и т.д). В бюджетной аппаратуре, как правило, сложно найти правильный показатель.
В России в качестве основных величин акустики используются номинальная и синусоидальная мощности. Последний параметр указывает реальное значение сигнала, при котором сохраняется длительная и стабильная работоспособность акустики. Синусоидальный показатель повсеместно вытесняет номинальные значения, он указывается в наименовании колонок и в паспортных данных.
НА ЗАМЕТКУ. Европейские стандарты вместо номинального уровня используют термин DIN, это аналог синусоидальной величины.
Что такое пиковая мощность и мощность RMS
Наряду с номинальным показателем, эти два параметра объективно характеризуют реальные возможности вашей акустической системы. Иные термины (суммарные и др.) имеют вторичное значение.
Пиковая мощность PMPO обозначает способность аппаратуры выдержать определенный звуковой предел, не получая повреждений. Действие пика с частотой 100 Гц длится при испытаниях до 1 секунды. Нелинейные искажения при расчете игнорируются.
Например, в паспорте указано 450 Вт (PMPO). Это значит, что после воздействия сигнала такой величины динамические головки сохранили полную работоспособность.
Максимальная (или предельная) мощность RMS показывает, на каком уровне сигнала система может работать в течение часа без поломок. Показатель замеряется при подаче звука частотой 1000 Гц, при этом нелинейные колебания держатся в определенных границах.
Например, в инструкции указано 20 Вт (RMS). Это значит, что колонки при этом значении способны транслировать сигнал длительное время, сохраняя работоспособность динамических головок.
Можно встретить завышенные данные RMS в паспорте к устройству. Это объясняется тем, что при испытаниях используются завышенные искажения, при которых звук превращается в набор хрипов. Такие ложные сведения остаются на совести производителя.
Надеемся, что наша статья помогла вам разобраться, что такое мощность колонок и как правильно понимать ее указанные значения.